[发明专利]一种室温低浓度硫化氢气敏材料及其制备方法

说明书

本发明公开了气体敏感材料技术领域内的一种室温低浓度硫化氢气敏材料及其制备方法，气敏材料包括钨酸铋微米花分级结构和三氧化钨纳米颗粒，三氧化钨纳米颗粒负载在钨酸铋微米花分级结构表面；本发明中的气敏材料在室温下对低浓度硫化氢具有优异的气敏性能。

技术领域

本发明属于气体敏感材料技术领域，特别涉及一种室温低浓度硫化氢气敏材料及其制备方法。

背景技术

在追求健康生活的同时，环境和食品安全也引起了更多关注。硫化氢（H₂S）无色，有恶臭（蛋臭味）和有毒，对人类健康的巨大威胁，即使浓度低也会刺激损害呼吸器官和眼睛。工业环境中H₂S的阈限值（TLV）定义为10 ppm，此外，人类健康条件下H₂S的可接受水平不应超过100 ppb。H₂S也是一种挥发性生物标志物气体，是由鱼类中含巯基的氨基酸分解产生的，鱼类开始变质时，H₂S的痕量含量将达到甚至超过ppb，此外，呼出气中硫化氢浓度的变化（通常为ppb水平）可用于诊断口臭和系统疾病的实时预防。因此，对于环境，食品安全和人类健康而言，开发用于实时和有效的ppb级H₂S检测的高性能气体传感材料是必要的。

现有技术中，发表在期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》中的名称为“Nanostructure Bi₂WO₆: Surfactant-assisted hydrothermal synthesis for highsensitive and selective sensing of H₂S”的论文，其记载了通过在四种表面活性剂存在的情况下，以蔗糖为模板，通过水热法制备了Bi₂WO₆纳米结构，研究了其在中高温条件下的H₂S和乙醇的气敏性能，但是在室温条件下不具有硫化氢气敏性能。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中的不足之处，提供一种室温低浓度硫化氢气敏材料及其制备方法，解决了现有技术中气敏材料对低浓度硫化氢气体的工作温度高的技术难题，本发明中的气敏材料在室温下对低浓度硫化氢具有优异的气敏性能。

本发明的目的是这样实现的：一种室温低浓度硫化氢气敏材料，包括钨酸铋微米花分级结构和三氧化钨纳米颗粒，所述三氧化钨纳米颗粒负载在钨酸铋微米花分级结构表面。

作为本发明的进一步改进，所述三氧化钨纳米颗粒的质量百分比为10% - 40%。

制备室温低浓度硫化氢气敏材料的方法，包括以下步骤：

（1）室温下，将一定摩尔比的五水硝酸铋、二水钨酸钠与十六烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，经过磁力搅拌得到均匀混合溶液；

（2）将上述混合溶液转移至不锈钢高压反应釜内，密封，一定温度下反应一段时间，反应结束后，自然冷却至室温，依次经离心、洗涤和干燥后得到最终产物。

为了制备出低浓度硫化氢气敏材料，所述五水硝酸铋、二水钨酸钠的摩尔比为2mmol: 1+x mmol，其中x = 0.5 - 2.0。

为了进一步制备出低浓度硫化氢气敏材料，所述十六烷基苯磺酸钠的摩尔质量为0.09-0.11 mmol。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中，干燥温度为80℃，干燥时间为6 h。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中，反应温度为170-190℃，反应时间为24-26 h。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：